耕作方式对滨海盐渍土有机碳含量及团聚体特性的影响

为探明不同耕作措施对滨海盐渍土耕层土壤有机碳含量和团聚体特征的影响,本研究在江苏省东台市滨海滩涂农田区开展田间试验,选择玉米-大麦的旱-旱轮作方式,采用传统翻耕、深翻、少耕和免耕4种耕作方式,分别对耕层土壤的有机碳含量、土壤体积质量(容重)、水稳性团聚体含量和稳定性进行测定。结果表明:与传统翻耕相比,免耕措施利于促进土壤有机碳的积累,免耕能使土壤有机碳含量增加18%~32%;少、免耕措施能使0~10 cm土层0.25 mm团聚体增加10%~31%,并且能显著增加0~20 cm土层土壤平均重量直径和几何平均直径值;团聚体中有机碳含量表现为,除0.25~0.5 mm团聚体外,在5 mm至0.5~1 mm粒径之间,粒径愈小,有机碳含量愈高。     

长期不同施肥下塿土有机碳和全氮在团聚体中的分布

【目的】研究小麦/玉米轮作体系不同施肥方式下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)在(?)土不同水稳性团聚体中的分布特征,以期深入理解不同施肥方式对土壤碳、氮固持的机制。【方法】采集(?)土21年长期肥料定位试验不同施肥处理0-10 cm和10-20 cm土层土样,分析其水稳性团聚体(2 mm、2~1 mm、1~0.5 mm、0.5~0.25 mm以及0.25 mm)有机碳和全氮的分布特征。试验设不施肥(CK),化肥氮磷钾配施(N、NP、NK、PK、NPK)和秸秆还田配施氮磷钾(SNPK)以及两个水平有机肥与氮磷钾配施(M1NPK、M2NPK)9个处理。【结果】长期施肥0-10 cm土层土壤团聚体SOC和TN含量明显高于10-20 cm,平均增幅20%以上。2~1 mm或1~0.5mm团聚体中SOC和TN的含量最高,0.25 mm团聚体最低。长期不施磷肥处理的土壤团聚体SOC和TN含量均与CK相似。NP、NPK以及SNPK处理,0-10 cm土层SOC较CK分别增加16%~43%、9%~40%和22%~47%;TN增幅分别为28%~48%、39%~61%和39%~91%。10 20 cm土层,NP、NPK以及SNPK处理2mm、2~1 mm、1~0.5 mm土壤团聚体SOC较CK增幅分别为35%~49%、17%~40%和45%~46%,TN增幅分别为44%~47%、39%~54%和54%~64%。长期有机肥与氮磷钾配施处理(M1NPK、M2NPK),0-10 cm土层的团聚体SOC平均较CK分别增加68%~122%和61%~163%,TN平均分别增加84%~133%和97%~175%;10-20 cm土层,SOC较CK平均增幅分别为20%~61%和39%~118%,TN增幅平均分别为43%~86%和107%~136%。SOC和TN主要储存于0.25 mm团聚体中(40%)2~1 mm团聚体储存最少(10%)。长期不施氮或不施磷对SOC和TN在团聚体中的储存比例基本没有影响。长期NP、NPK以及M1NPK、M2NPK均降低了各土层SOC和TN在2 mm或2~1 mm的储存比例增加了在1~0.25 mm团聚体储存比例。2 mm或2~1 mm团聚体的C/N比值高于微团聚体(0.25 mm),而与CK相比,长期施肥降低了土壤团聚体的C/N比值。【结论】关中地区(?)土长期偏施化肥对有机碳和全氮在团聚体的含量及分布没有显著影响而长期氮磷或氮磷钾化肥配合、氮磷钾与有机物配合均明显增加土壤团聚体的有机碳及全氮含量,特别是长期氮磷钾配合有机肥能显著增加土壤1~0.25 mm团聚体对土壤有机碳和全氮的固存比例,提高土壤有机碳和全氮储量减少温室气体的排放。     

长期施肥对浙江稻田土壤团聚体及其有机碳分布的影响

以浙江省稻田长期定位试验站为依托,研究长期不同施肥措施对土壤团聚体及其有机碳分布的影响。研究结果表明,与不施肥对照(CK)相比,栏肥与化肥配施(NPKOM)、单施栏肥(OM)、秸秆与化肥配施(NPKRS)和单施秸秆(RS)处理均显著提高了2 mm和2~0.25 mm水稳定性大团聚体的含量和团聚体平均重量直径(p0.05),强化了团聚体对土壤有机碳的物理保护作用。此外,长期有机无机配施(NPKOM和NPKRS)处理显著提高了各个粒级团聚体中有机碳含量,并且显著增加水稳定性大团聚体有机碳的贡献率,而长期单施化肥和单施秸秆处理并未有效增加土壤总有机碳含量。不同施肥处理下,2~0.25 mm粒级团聚体有机碳占土壤总有机碳的34.2%~48.6%,是土壤有机碳的主要载体。利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)技术对2~0.25 mm和0.053 mm团聚体进行结构表征,发现长期单施有机肥或者有机无机配施下芳香族C较CK提高29.9%~45.2%,较NPK处理提高22.3%~36.6%,提高了土壤有机碳的芳构化。在有机碳积累方面,施用有机肥,尤其是栏肥与化肥配施,同时强化了团聚体对有机碳的物理保护以及促进了化学抗性有机碳组分的积累,是加强稻田土壤有机碳库积累的合理施肥模式。     

长期施肥对黑土有机碳矿化和团聚体碳分布的影响

采用我国东北地区的连续施肥28 a的典型黑土,通过颗粒分组的方法,研究了长期不同施肥处理对土壤团聚体形成和有机碳在各级团聚体中的分布规律,以及各粒级团聚体对养分的贡献能力的影响。结果表明,施用有机肥促进了土壤中大颗粒团聚体(>0.25 mm)的形成,尤其以2~1 mm粒级增加的比例最大;而当化肥和有机肥配合施用后,主要促进土壤中<1 mm团聚体形成,尤其对0.5~0.25 mm粒级团聚体形成的促进作用最大。施肥(无论是有机肥还是化肥)能增加土壤有机碳含量,而且,化肥有机肥配合施用较单施化肥和单施有机肥的效果更好。随着团聚体粒级的降低,团聚体中有机碳的分配出现两个峰值,分别在2~1 mm和0.25~0.053 mm两个粒级中出现。单施化肥处理及化肥有机肥配施处理与无肥处理相比均增加了0.5~0.25 mm粒级团聚体对有机碳的贡献率;单施有机肥的处理与无肥处理相比增加了1~0.5 mm粒级团聚体对有机碳的贡献率。然而,对于东北的典型黑土,2~1 mm和0.25~0.053 mm两个粒级对土壤有机碳的保护作用最大,表明团聚体对有机碳的保护作用是碳分配和矿化分解作用的综合结果,通过调控施肥种类可以达到有效保护土壤质量和肥力的效果。     

长期施肥紫色水稻土团聚体稳定性及其固碳特征

【目的】探讨长期不同施肥对土壤团聚体分布及其稳定性的影响,以及团聚体中有机碳对碳投入的响应。【方法】采集经历30年不同施肥处理后的紫色水稻土,利用湿筛法分离2 mm、0.25~2mm、0.053~0.25mm和0.053 mm团聚体组分,并分析团聚体的稳定性以及年均碳投入量和有机碳固定速率的关系。【结果】与不施肥(CK)比较,施肥(N、NP、NPK、M、MN、MNP和MNPK)使2 mm团聚体所占比例提高了9.6%~36.1%,0.25~2 mm团聚体降低了6.7%~26.3%,0.053~0.25 mm和0.053 mm团聚体所占比例基本稳定;单施化肥处理(N、NP和NPK)没有显著提高土壤团聚体的稳定性,化肥与有机肥配施(MNP和MNPK)显著增加团聚体的稳定性。与CK相比施肥显著增加土壤总有机碳和2 mm团聚体有机碳含量,其他粒径团聚体碳含量略有提高,但未达显著水平;化肥配施有机肥对团聚体有机碳含量增加效果优于单施化肥。CK和N处理土壤有机碳损失速率为0.08t/(hm~2·a)和0.02 t/(hm~2·a),单施化肥(NP和NPK)、单施有机肥(M)、化肥配施有机肥(MN、MNP和MNPK)处理土壤有机碳的固定速率分别为0.14、0.10和0.17t/(hm2·a)。土壤有机碳的固定速率与碳投入呈显著的线性相关关系(R~2=0.531,P0.05);碳转化效率为3.3%;随碳投入的增加,各粒径团聚体碳含量均增加,且2 mm团聚体的碳增加速率远远高于其他团聚体。【结论】化肥配施有机肥增强团聚体稳定性效果优于单施化肥;本试验紫色水稻土的有机碳还没有达到饱和,仍具有一定固碳潜力,增加的有机碳主要固持在2 mm团聚体中。     

长期施肥棕壤团聚体分布及其碳氮含量变化

【目的】探究玉米-玉米-大豆轮作体系不同施肥处理对土壤团聚体分布及其有机碳、全氮的影响,以期深入了解施肥对土壤培肥、改善土壤结构的机制。【方法】选取不施肥（CK）,化肥（NPK）,低量有机肥（M1）,低量有机肥与化肥配施（M1NPK）,高量有机肥（M2）,高量有机肥与化肥配施（M2NPK）6个处理。采集棕壤37年长期定位试验微区不同施肥处理的0-20 cm和20-40 cm土样,分析其水稳性团聚体（ 1 mm、1~0.5 mm、0.5~0.25 mm、0.25~0.053 mm及 0.053 mm）分布及其有机碳、全氮分配特征。【结果】棕壤长期施肥对团聚体分布及其碳氮的影响0-20 cm大于20-40 cm,随土层深度的增加,有机碳（SOC）、全氮（TN）含量减少。各处理团聚体及碳、氮在团聚体中的分配主要在黏粉粒中（40%以上）。与CK相比,NPK处理显著提高了黏粉粒的含量,降低大团聚体与微团聚体含量,显著增加黏粉粒储碳比例;M1、M2处理显著增加 1 mm团聚体数量及其SOC含量,显著增加 0.25 mm各粒级团聚体的储碳比例,且M2处理显著高于M1处理;M1NPK、M2NPK处理也显著增加 1 mm团聚体数量及其SOC含量,M1NPK与M2NPK处理在NPK处理的基础上依次增加0.5~0.25 mm（M1NPK）、1~0.5 mm及 1 mm团聚体的储碳比例,M2NPK处理 0.25 mm团聚体储碳比例最高,土壤团聚体全氮的变化趋势与有机碳类似。【结论】棕壤连续有机无机配合施用可显著增加土壤大团聚体数量、SOC、TN含量及其储碳、氮比例,是提高土壤质量、改善土壤结构的有效施肥措施。     

长期施肥对红壤性水稻土团聚体活性有机碳的影响

在23年的长期田间定位试验区,研究了长期施肥对红壤性水稻土团聚体活性有机碳含量的影响。结果表明,在不施肥(CK)、无机肥(NPK)、有机肥(猪粪+紫云英绿肥)(OM)和无机肥与有机肥配施(NPKM)处理中,土壤团聚体活性有机碳含量均随深度的增加而降低。长期施用肥料,特别是有机肥与无机肥配施会提高土壤团聚体活性有机碳含量,从而保持和提高土壤有机碳库质量。不同粒级土壤团聚体中活性有机碳含量和团聚体活性有机碳占团聚体有机碳比率有差异,潜在可矿化碳含量和潜在可矿化碳占团聚体有机碳比率从高到低的顺序为:0.25~1mm、1~3mm、>3mm、0.05~0.25mm和<0.05mm;而可溶性有机碳含量和可溶性有机碳占团聚体有机碳比率从高到低的顺序为:0.05~0.25mm、0.25~1mm、1~3mm、>3mm和<0.05mm。不同施肥处理A层土壤团聚体潜在可矿化碳、可溶性有机碳含量都与土壤团聚体有机碳含量都呈极显著相关;P层除1~3mm团聚体外都呈显著相关。土壤微团聚体(<0.25mm)中有机碳的稳定性高于大团聚体(>0.25mm)。     

几种保护措施对紫色丘陵区坡耕地土壤团聚体结构及有机碳的影响

探索生物炭、聚丙烯酰胺以及玉米秸秆对紫色丘陵区坡耕地土壤团聚体结构的影响,以及团聚体有机碳分布特征,为紫色丘陵区坡耕地保护措施提供最优选择。采用土壤理化分析对无保护措施(CK)、单施生物炭(BC)、聚丙烯酰胺表施(PAM)、玉米秸秆覆盖(SM)处理下的土壤团聚体组成及其有机碳含量进行测定。结果表明:(1)研究区土壤团聚体以5mm和5~2mm粒级为主,分别占58.18%~40.12%和30.34%~24.46%。与CK相比,3种保护措施都有效增加了土壤大团聚体含量,其中SM处理效果最好。不同措施下土壤团聚体平均重量直径(MWD)基本表现为SMPAMBCCK,团聚体分形维数规律与MWD相反。(2)不同保护措施下土壤团聚体有机碳随团聚体粒级表现出较大差异,但多在0.5~0.25mm粒级范围达到峰值,在0—30cm土层范围内,土壤各粒级团聚体有机碳平均含量基本表现为SMPAMBCCK,且随土层的增加,同一处理各粒级团聚体有机碳呈减少趋势。(3)土壤团聚体对有机碳的贡献率在5mm和5~2mm粒级范围达到最大,前者贡献率为53.64%~27.92%,平均达40.12%,后者为30.92%~11.80%,平均达25.35%,可将2mm粒级团聚体作为紫色丘陵区土壤有机碳固定的特征团聚体。(4)不同保护措施下土壤有机碳密度基本上表现为SMPAMBCCK,相同处理下土壤有机碳密度随土层增加而减小,且各处理之间的差异也随土层增加而减小。3种保护措施均有效改良了土壤结构,提高了土壤有机碳含量,其中以秸秆覆盖措施效果最好,表明秸秆覆盖为研究区较为理想的一种坡耕地保护措施。     

不同施肥处理对黑垆土各粒级团聚体中有机碳含量分布的影响

依托中国科学院黄土高原长武农业生态试验站中的长期定位试验(始于1984年),利用湿筛法获得不同粒径的团聚体,研究了长期施肥对不同粒级水稳性团聚体中有机碳分布的影响。试验涉及化肥和轮作培肥两个长期试验的9个处理。化肥试验:同一施磷基础上的5个施氮水平(N0、N45、N90、N135、N180);轮作培肥试验:不施肥(CK)、化肥(NP)、有机肥(M)、化肥有机肥配施(NPM)。结果表明:长期施肥显著影响土壤水稳性团聚体含量(p0.05),提高了2mm粒级水稳性团聚体含量,降低了0.25mm水稳性团聚体含量。施氮(N45、N90、N135、N180)处理主要提高了5mm、0.5～0.25mm水稳性团聚体中有机碳的含量,与N0相比,提高量为44.3%～73.3%;有机肥(M、NPM)处理对各粒级团聚体中有机碳的含量均有提高,与CK相比,提高量为40.7%～92.2%,其中5mm团聚体中有机碳含量分别提高了66.7%和92.2%。低氮(N0、N45、N90)处理、不施肥(CK)处理的1～0.5mm团聚体中的有机碳对土壤有机碳的贡献率最大,占13.7%～23.7%;高氮(N135、N180)处理和氮磷配施(NP)处理、有机肥(M、NPM)处理的5mm团聚体中的有机碳对土壤有机碳的贡献率最大,占17.3%～24.9%。土壤有机碳与5mm、5～2mm团聚体含量呈显著正相关关系,与0.25mm团聚体含量呈极显著负相关。     

不同耕作措施下旱作农田土壤团聚体中有机碳和全氮分布特征

以连续进行12年的保护性耕作长期定位试验为研究对象,探索了传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕不覆盖(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)4种耕作措施对陇中黄土高原旱作农田豌豆-小麦双序列轮作系统的土壤团聚体中有机碳和全氮分布特征的影响。结果表明:各处理均以≥0.25 mm团聚体为优势团聚体,且≥0.25 mm团聚体含量随土层深度增加而增加,而其他粒径团聚体含量随土层深度的变化并无明显规律。较之T处理,TS、NT、NTS处理均可提升≥0.25 mm团聚体含量和平均重量直径,NTS处理提升效果最明显。TS、NT、NTS处理土壤有机碳和全氮含量均高于T处理,其中TS、NTS处理显著高于T处理,NTS处理高于TS处理;各处理土壤有机碳和全氮含量均随土层增加而减小。较之T处理,NT、TS、NTS处理可不同程度提高各粒径团聚体中有机碳和全氮含量,NTS处理的含量最高;各粒径团聚体中有机碳和全氮含量均随土层深度增加而减小;同时,团聚体中有机碳和全氮含量随粒径减小而增加。2~5 mm和0.25~2 mm和≥5 mm团聚体含量与相应粒径团聚体有机碳含量呈极显著正相关、极显著正相关和极显著负相关;0.25~2 mm和≥5 mm团聚体含量与相应级别团聚体全氮含量分别呈极显著正相关和显著负相关。T处理不同粒径团聚体有机碳和全氮贡献率按其大小排序均为(0.25 mm)(≥5 mm)(0.25~2 mm)(2~5 mm),其他3种耕作措施各粒径团聚体有机碳和全氮贡献率在各土层中的排序各有不同,并无明显规律。     

改良剂作用下滨海盐化潮土团聚体分布、稳定性及有机碳分布特征

通过对滨海盐化潮土小麦—玉米轮作2年田间定位试验,研究不同改良剂施用对土壤团聚体分布、稳定性及土壤团聚体中有机碳含量、各级团聚体有机碳对总有机碳贡献率的影响。试验共设置3个处理:对照(CK)、有机土壤改良剂(OSA)和有机—无机土壤改良剂(CSA),分析土壤团聚体分布、水稳性大团聚体(R_(0.25))、平均重量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、分形维数(D)、有机碳储量(soil organic carbon storage,SOCS)和有机碳贡献率(contribution rate of organic carbon)。结果表明,滨海盐化潮土水稳性团聚体组成主要以0.25 mm粒径为主,改良剂施用后土壤R_(0.25)显著提高,其影响主要集中在5 mm和2～5 mm粒径级,OSA处理2个粒级团聚体含量较CK分别显著增加167.38%和59.00%,CSA处理分别显著增加89.17%和100.66%。施用OSA与CSA同时显著提高了土壤团聚体MWD和GMD值,说明2种改良剂的施用均有利于提高大团聚体数量及稳定性。施用改良剂2年处理土壤各粒级团聚体中有机碳含量均有所提高,OSA处理以1～2 mm粒级提高最多,CSA以2～5 mm粒级提高最多,且前者达显著水平。与CK相比,改良剂可促使土壤有机碳向大团聚体富集,显著提高1～2 mm粒级团聚体对土壤总有机碳的贡献率93.62%～109.76%,降低或显著降低1～2 mm粒级团聚体对土壤总有机碳的贡献率20.55%～24.92%。在小麦—玉米轮作模式下,改良剂施用不仅可以显著提高滨海盐化潮土水稳性大团聚体含量和稳定性,还可显著增加水稳性大团聚体有机碳含量与储量,是加强盐碱土壤有机碳库积累的有效措施。     

苜蓿作物轮作模式对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

本研究以苜蓿?作物轮作试验为研究对象,探讨了苜蓿?苜蓿(L-L)、苜蓿?休闲(L-F)、苜蓿?小麦(L-W)、苜蓿?玉米(L-C)、苜蓿?马铃薯(L-P)和苜蓿?谷子(L-M)6种轮作模式对陇中黄土高原雨养农田苜蓿土壤团聚体稳定性以及土壤总有机碳含量的影响。结果表明:不同轮作模式下土壤机械稳定性团聚体以≥0.25 mm团聚体为优势团聚体,均占72.17%以上,而土壤水稳性团聚体以0.25 mm团聚体为优势团聚体,均占95.18%以上。随着土层深度的增加,各处理≥0.25 mm的团聚体数量及平均重量直径(MWD)均随之增加,而水稳性大团聚体数量及MWD值无明显规律性。与L-L处理相比,L-C和L-P处理0~30 cm耕层土壤≥0.25 mm的团聚体含量分别增加5.94%和1.12%,L-C处理的MWD表现为最高,而其他轮作处理则不同程度降低了≥0.25 mm团聚体含量及MWD;随着土层深度的增加,6种不同轮作模式的土壤有机碳含量均呈现逐渐降低的趋势,在0~30 cm的耕层土壤,较之L-L处理,L-W、L-C、L-P和L-M处理均从不同程度上降低了土壤有机碳含量,其中L-P处理有机碳含量最低,降低了18.68%。相关性分析表明,土壤总有机碳分别与2~5 mm、1~2 mm、0.5~1 mm和0.25~0.5 mm粒径的水稳性团聚体比例以及MWD表现出极显著正相关,而与0.25 mm粒径的水稳性团聚体呈极显著负相关。综上所述,苜蓿?玉米轮作模式能明显增加土壤团聚体机械稳定性,而不同苜蓿?作物轮作模式对土壤团聚体的水稳性影响较小,土壤有机碳含量在很大程度上影响着土壤水稳性团粒结构的形成与稳定性,二者密切相关。     

Effects of combined organic manure and mineral fertilization on soil aggregation and aggregate-associated organic carbon in two agricultural soils

Abstract

The effect of organic manure and inorganic fertilizer on soil aggregate size distribution and stability, and associated carbon (C) within aggregates varies greatly in previous studies because of the differences in soil conditions, cropping systems, and management practices. This study was conducted as two field fertilization experiments, with different cropping systems, under a subtropical climate in China. The two field experiment sites were located in Jinhua (established in April 2011) in the Jinqu basin in Zhejiang province and Jintan (established in October 2010) in the low-middle Yangtze River plain in Jiangsu province. Both experiments consisted of four treatments, including unfertilized (CK), mineral fertilizer nitrogen (N)–phosphorus (P)–potassium (K) (NPK), NPK plus straw (NPK?+?SR), and NPK plus cattle manure (NPK?+?FYM) or half NPK plus cattle manure (1/2NPK?+?FYM). Water stable aggregate size classes (>5, 2–5, 1–2, 0.5–1, 0.25–0.5, and <0.25?mm) and associated soil organic C (SOC) at 0–15?cm depth were measured. The mean weight diameter (MWD), geometric mean diameter (GMD), and water stable aggregates (WSA)?>?0.25?mm were also determined. The results showed that aggregate-size distribution varied with soil types. Combined application of NPK and organic matter (straw residue or cattle manure), unlike the CK and NPK treatments, significantly increased the WSA >0.25?mm, MWD, and GMD, while obviously reducing the proportion of <0.25?mm aggregates. However, no differences in WSA >0.25?mm, MWD, GMD, and associated C were observed between CK and NPK at both sites. The addition of FYM to the NPK treatment yielded the highest SOC contents in bulk soil, and showed significantly higher associations of C within all size aggregates at both sites. In contrast, NPK?+?SR significantly increased SOC within aggregate classes (2–5?mm, 0.5–1?mm, 0.25–0.5?mm, and <0.25?mm) at Jinhua and (>5?mm and 1–2?mm) at Jintan compared to the CK and NPK treatments. Overall, the combined application of FYM and mineral NPK was the best sustainable management practice for the improvement of aggregate stability and SOC sequestration.     

生物炭及秸秆长期施用对紫色土坡耕地土壤团聚体有机碳的影响

依托紫色土坡耕地长期施肥试验观测平台,研究生物炭、秸秆对紫色土坡耕地团聚体有机碳分布的影响。长期施肥试验处理包括不施肥(CK)、无机氮磷钾肥(NPK)、秸秆还田(RSD)、生物炭与无机氮磷钾配施(BCNPK)、秸秆与无机氮磷钾配施(RSDNPK)。利用湿筛法,进行土壤团聚体粒径分组,随后测定各粒径团聚体含量及其有机碳含量,并计算团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)。结果表明,RSD、RSDNPK和BCNPK处理的表层SOC含量比CK处理增加43.1%～90.5%,SOC储量提高65.1%～74.3%,其中RSDNPK处理、BCNPK处理较NPK处理SOC显著增加25.2%～33.1%(P0.05), SOC储量显著提高23.2%～30.0%(P0.05)。团聚体MWD和GMD均为RSD处理RSDNPK处理BCNPK处理NPK处理CK处理; RSD处理0.25～2 mm的团聚体含量高达45.5%,较CK处理提高57.7%;秸秆和生物炭配施处理(RSDNPK处理和BCNPK处理)0.25～2mm的团聚体含量为41.3%～45.7%,而0.053mm粒径团聚体含量却降低54.1%～55.4%。NPK处理、RSD处理与CK处理的增长趋势相似,呈随团聚体粒径减小,团聚体有机碳含量先增大后减小,继而再增大的趋势;而RSDNPK、BCNPK处理则呈随粒径减小团聚体有机碳含量增加的趋势。生物炭和秸秆的施用能显著提升土壤有机碳含量,增强土壤结构稳定性,但生物碳的施用对提升土壤有机碳含量效果优于秸秆的施用,秸秆的施用对稳定土壤结构效果更优,因此生物炭和秸秆的施用可作为紫色土耕地土壤肥力维持和提升的有效管理措施。     

不同利用方式旱地红壤水稳性团聚体及其碳、氮、磷分布特征

针对江西红壤地区不同利用方式引起的土壤质量和肥力的相应变化,研究了不同肥力水平、不同利用方式下红壤旱地水稳性团聚体含量及其养分分布规律。研究表明,荒地土壤中>5 mm水稳性团聚体含量显著高于其他利用方式,花生地和果园土壤则以0.25～0.053 mm的水稳性团聚体为主。各肥力水平下,菜地土壤中除>5 mm水稳性团聚体外,各粒级团聚体中有机碳、全氮和全磷含量均显著高于花生地、果园和荒地土壤。说明菜地土壤长期大量施肥,导致土壤碳、氮、磷养分含量均相对丰富。不同利用方式旱地红壤中,有机碳、全氮主要分布在>5 mm、5～2 mm和2～1 mm的较大粒径水稳性团聚体中。说明随着团聚体粒径增大,其有机碳含量增加,土壤全氮的消长趋势和有机碳一致。土壤全磷较均匀地分布在水稳性团聚体中,如高肥力菜地和荒地土壤各粒级团聚体中全磷含量间均无显著性差异。各利用方式旱地红壤中2～1 mm和1～0.5 mm的水稳性团聚体含量与土壤有机碳、全氮和全磷含量间均达到了极显著正相关。     

不同肥力红壤水稻土根际团聚体组成和碳氮分布动态

研究水稻种植期间表层土壤团聚体数量及其有机碳、全氮含量的变化,对揭示人为耕作的影响、认知土壤肥力的演变规律具有重要意义。选择两种不同肥力的红壤性水稻土进行田间根袋试验,分别于水稻插秧前、分蘖期、孕穗期和成熟期采样,分析了水稻生长过程中根际和非根际土壤团聚体组成、稳定性以及有机碳、全氮分布的动态变化。结果表明,低肥力土壤团聚体以0.25 mm大团聚体为主(56.2%~64.0%),0.25~1 mm粒级团聚体含量最高;除1~2 mm粒级外,水稻生育期内根际土壤各粒级团聚体含量均有显著变化;取样时期、根际作用与取样时期的交互效应对0.25~1 mm和0.053~0.25 mm粒级含量有显著影响。高肥力土壤中以0.25 mm微团聚体为主(59.8%~72.0%),0.053~0.25 mm粒级团聚体比例最高,取样时期显著影响0.25 mm大团聚体含量,根际作用与取样时期的交互效应对2 mm粒级含量有极显著影响。与非根际相比,根际土壤大团聚体的破坏率较低,平均重量直径(MWD)较高,种植水稻有助于提高根际土壤的稳定性。两种肥力土壤团聚体中有机碳和全氮含量均表现为1~2 mm粒级最高,0.053~0.25 mm粒级最低,大团聚体中显著高于微团聚体。根际土壤中,水稻成熟期各粒级团聚体有机碳含量与插秧前无显著差异,而分蘖期和孕穗期有明显波动;水稻的生长降低了大团聚体中的全氮含量,对高肥力土壤的影响更为显著。总体而言,低肥力土壤中,根际作用主要影响团聚体组成和稳定性,取样时期影响团聚体碳氮含量;高肥力土壤中,团聚体组成和碳氮分布受根际作用和取样时期的共同影响。     

不同小生境对喀斯特山区花椒林表土团聚体有机碳和活性有机碳分布的影响

以贵州西南部典型喀斯特地区花椒林下的石缝、石沟、石洞、石槽、石坑及一般土壤为研究对象,对0-20cm土层土壤团聚体有机碳和活性有机碳分布特征进行分析。结果表明,与一般土壤相比,石沟和石坑明显增加了原状土壤和各粒径团聚体土壤有机碳及活性有机碳的含量,而石槽和石洞则有所降低。除石沟外,有机碳含量较高的土壤主要增加了>5mm粒级团聚体含量。随着土壤团聚体粒径的降低,有机碳和活性有机碳呈"∨"形分布,并在<0.25mm粒级达到最大。团聚体对土壤有机碳和活性有机碳的贡献出现2个峰值,分别在5～2mm和1～0.5mm 2个粒级中出现,而<0.25mm团聚体对有机碳和活性有机碳的贡献率最低。相关性分析表明,土壤团聚体活性有机碳含量与土壤团聚体总有机碳含量呈极显著正相关关系(r=0.796),团聚体活性有机碳可以作为衡量喀斯特山区土壤团聚体有机碳动态的一个敏感性指标。     

长期施肥对红壤性水稻土团聚体稳定性及固碳特征的影响

施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本研究旨在探讨长期作物残留和投入有机物料对水稻土团聚体分布及稳定性的影响,分析不同粒级团聚体的固碳特征及其与团聚体形成的相关性,以及土壤和不同粒级团聚体对累积碳投入的响应。长期定位施肥试验始于1986年,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、秸秆化肥混施(RS)、低量粪肥配施化肥(M1)和高量粪肥配施化肥(M2)5个处理。2009年采集0~10 cm土壤样品,测定总土以及大团聚体(LM,2 mm)、较大团聚体(SM,0.25~2 mm)、微团聚体(MA,0.25~0.053 mm)和黏粉粒(SC,0.053 mm)的质量比例及其SOC浓度,并分析闭蓄于SM内部的颗粒有机物(POM)、微团聚体(MA-SM)和黏粉粒(SC-SM)的质量含量和SOC浓度。结果表明,与CK和CF比较,有机肥混施化肥处理(RS、M1和M2)均显著提高了LM和SM的质量比例和平均当量直径(MWD),降低了SC质量含量;两个粪肥配施化肥处理(M1和M2)的效果优于秸秆化肥混施(RS),但是M1和M2间差异不显著;单施化肥则降低了稳定性团聚体的比例。团聚体的SOC浓度没有随粒级增大而增加,各处理均为LM和SM结合的SOC浓度最高,其次为SC,最小为MA。与CK比较,有机肥混施化肥处理均显著提高了各粒级团聚体的SOC浓度。总土SOC的增加主要取决于SM的SOC含量,而MA-SM组分决定了SM固持SOC的能力。总土、LM和SM的SOC含量以及从SM分离出的POM、MA-SM和SC-SM的SOC含量均与累积碳投入量呈显著正相关,但总土分离出的MA和SC的SOC含量对累积碳投入量反应不敏感,表现出碳饱和迹象。因此,尽管长期大量施用有机物料促进了红壤性水稻土大团聚体的形成和团聚体稳定性,增加了其SOC的固持,但有机质可能不是该土壤水稳性团聚体形成的最主要黏结剂。